close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY2931

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 2931
(13)
C1
6
(51) H 04R 19/00
(12)
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
(21) Номер заявки: 960041
(22) 1996.02.05
(46) 1999.09.30
(71) Заявитель: Институт электроники НАН Беларуси
(BY)
(72) Авторы: Говядинов А.Н., Кормилицын Л.М. (BY)
(73) Патентообладатель: Институт электроники
НАН Беларуси (BY)
(57)
Электроакустический преобразователь, содержащий два металлических электрода, один из которых выполнен из алюминия, и находящийся между ними диэлектрический слой из оксида алюминия, выращенного
на алюминиевом электроде, отличающийся тем, что второй электрод выполнен из металлов группы вентильных, а диэлектрический слой дополнительно содержит оксид, выращенный на втором электроде.
BY 2931 C1
(56)
1. Бернстайн Дж. Дж., Вайт Р.М. Пьезоэлектрокапиллярный эффект, наблюдаемый в пленках оксида
алюминия. - J. Electrochem. Soc. 1984.- 131. - Р. 1050-1053.
2. Луговой В.А., Троценко В.П. Высокостабильный емкостный преобразователь ультразвуковых сигналов
// Приборы и техника эксперимента. 1986. - № 3. - С. 194-195 (прототип).
Изобретение относится к области электроакустической техники, в частности к преобразователям акустических колебаний в электрические и наоборот. Изобретение может быть использовано в акустической аппаратуре, например в приборах неразрушающего контроля.
Известен электроакустический преобразователь, содержащий оксид алюминия [1]. Известный преобразователь образован подложкой из алюминия с выращенным на ней оксидом алюминия, к поверхности которого
прижат второй электрод. Последний представляет собой металлический звукопровод, торцевая поверхность
которого контактирует через жидкий слой акустической связки с внешней поверхностью оксида на подложке
из алюминия. Известный преобразователь имеет структуру алюминий-оксид алюминия-металл. Насыщение
пористого оксида алюминия диэлектрической жидкостью, которая одновременно служит акустической связкой, делает возможным проявление пьезоэлектрокапиллярного эффекта, на котором основана работа известного преобразователя и в котором участвуют электрические заряды, внедренные в оксид при его
технологическом формировании. Такой преобразователь способен работать на высоких частотах, преобразуя
приходящие акустические колебания, вводимые в металлический звукопровод, в соответствующий электри-
BY 2931 C1
ческий сигнал.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному электроакустическому преобразователю является [2]. В этом преобразователе регистрирующий электрод изготовлен из пластины алюминия или его
сплава, покрытый слоем оксида алюминия. Противолежащим электродом может быть любой металлический
электрод, который прижимается к поверхности оксида алюминия. В целом образуется слоистый электроакустический преобразователь со структурой металл-оксид алюминия-алюминий, содержащий границу раздела
металл-оксид алюминия. Эта граница является неоднородной, обеспечивая воздушную прослойку в преобразователе. Приходящие акустические колебания изменяют электрическую емкость преобразователя. Для преобразования таких изменений емкости к известному преобразователю необходимо подключение
дополнительного источника постоянного напряжения. Эта особенность ограничивает возможности известного
преобразователя только на преобразование акустических колебаний в соответствующее электрическое напряжение.
Техническая задача данного изобретения - расширение функциональных возможностей электроакустических преобразователей в части обеспечения его работоспособности и на преобразование приложенного переменного электрического напряжения в соответствующие акустические колебания.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в электроакустическом преобразователе, содержащем
два металлических электрода, один из которых выполнен из алюминия, и диэлектрический слой между ними
из оксида алюминия, выращенного на алюминиевом электроде, второй металлический электрод выполнен из
металлов группы вентильных, а диэлектрический слой содержит дополнительный слой оксида, выращенного
на втором металлическом электроде.
В результате предлагаемый преобразователь приобретает структуру металл-оксид-оксид-металл, образованную, например, прижатием двух планарных подложек из алюминия выращенными на них слоями оксида.
В этом случае граница раздела будет планарной. Граница раздела может быть круглой по образующей цилиндра, если применяются сопрягаемые цилиндры, вставляемые один в другой. Эта граница может быть линейно-плоскостной, когда планарная плоскость одного электрода контактирует с набором круглых
цилиндров, образующих второй электрод и т.д.
Во всех этих случаях обеспечивается работоспособность заявляемого преобразователя.
В общем случае предлагаемый электроакустический преобразователь может содержать набор заявляемых
преобразователей в виде стопки. Это влияет на функциональные возможности такого наборного преобразователя, позволяя подбирать его амплитудно-частотные характеристики.
В данном конкретном случае реализации предложенной конструкции электроакустического преобразователя в качестве электродов и диэлектрических слоев использованы алюминий и выращенный на нем оксид.
Сущность изобретения поясняется фигурой. На фигуре показан планарный электроакустический преобразователь (поперечное сечение), где:
1 - планарная подложка из алюминия;
2 - слой оксида алюминия, выращенный на подложке 1;
3 - планарная подложка из металла группы вентильных;
4 - слой оксида алюминия, выращенный на подложке 4;
5 и 6 - прижимы;
7 - граница раздела оксидных слоев;
8 - место ввода и вывода акустических колебаний.
Электроакустический преобразователь работает следующим образом. Для получения акустических колебаний на планарные подложки 1 и 3 подается переменное электрическое напряжение соответствующей амплитуды и частоты. Формирование акустических колебаний в значительной степени обусловлено наличием в
оксиде алюминия электрического заряда, который под действием приложенного электрического поля может
изменять свое пространственное положение в силу большой структурной неоднородности слоев оксида
алюминия.
Для преобразования акустических колебаний в соответствующее электрическое напряжение колебания
вводятся в преобразователь в место ввода и вывода акустических колебаний 8. В результате механического смещения структурно-неоднородных участков оксида, несущих определенные электрические заряды относительно
малоподвижной и более плотной матрицы более плотного оксида, на планарных подложках 1 и 3 возникает
переменное электрическое напряжение. Определенный вклад вносит также изменение электрической емкости преобразователя под действием приходящих акустических колебаний. Этот вклад может быть значительным, поскольку граница раздела оксид-оксид весьма неоднородна. Аналогичными возможностями в
части создания электроакустических преобразователей предлагаемой конструкции обладают другие вентильные металлы: тантал, титан, цирконий, ниобий, гафний и другие, поскольку в них также наблюдается
формирование в определенных технологических условиях пористой структуры и внедрение в нее электрических зарядов.
2
BY 2931 C1
Практически электроакустический преобразователь был реализован следующим образом. На одном конце алюминиевой ленты толщиной 0,2 мм и шириной 40 мм методом электрохимического анодирования был
выращен слой оксида алюминия толщиной около 0,06 мм. Таким образом была получена пара алюминийоксид алюминия. Другая аналогичная пара была получена на планарной подложке из алюминия, на которой
упомянутым способом был выращен слой оксида алюминия толщиной порядка 0,06 мм. Участок алюминиевой ленты с выращенным оксидом прижимался к оксидному слою, выращенному на подложке. В результате
был получен преобразователь со структурой металл-оксид-оксид-металл с границей прижима оксид-оксид.
На другом конце ленты находился пьезокерамический преобразователь, имеющий акустический контакт с
лентой и работающий как в режиме приема акустических колебаний, приходящих по ленте от электроакустического преобразователя, так и в режиме излучения акустических колебаний, принимаемых электроакустическим преобразователем.
При испытании были получены следующие результаты. В режиме излучения при импульсном запуске
электроакустического преобразователя в диапазоне частот 10 кГц -10 МГц на приемном пьезокерамическом
преобразователе наблюдались акустические колебания либо непрерывные, либо затухающие в режиме ударного возбуждения. В режиме приема, когда на пьезокерамический преобразователь подавались импульсы в
вышеуказанном диапазоне частот, на электроакустическом преобразователе происходило преобразование
акустических колебаний в переменное электрическое напряжение. При этом на разных частотах можно было
отметить возникновение различных мод колебаний, отличающихся разными амплитудами и формами колебаний. В целом, как показывают предварительные испытания, во всем указанном диапазоне наблюдаются
акустические колебания.
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
3
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
118 Кб
Теги
by2931, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа